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为探究干旱生态系统中土壤呼吸（Rs）及其温度敏感性（Q10）的动态变化，研究人员对中国北方温带半干旱灌丛 2013 - 2019 年的Rs进行连续测量。结果表明水热对Rs和Q10的控制随季节和时间尺度变化，该研究有助于理解生态系统碳平衡。
在地球广袤的陆地表面，干旱和半干旱地区（drylands）占据了超过 40% 的面积，它们在陆地碳（C）循环中扮演着举足轻重的角色，深刻影响着碳库的长期趋势和年际变化。然而，随着全球气候变化，这些地区正面临着严峻的挑战。气候变暖在干旱地区表现得更为强烈，这可能会通过土壤呼吸（
Rs）导致灾难性的碳损失，进而加剧碳循环与气候之间的正反馈，让生态系统的碳平衡岌岌可危。与此同时，降水模式的改变也因为光合碳吸收和呼吸碳损失的不同响应，对干旱地区的碳平衡产生深远影响。
可尴尬的是，目前人们对于Rs及其温度敏感性（Q10，即温度每升高 10°C，Rs增加的倍数）的认知，大多来自于湿润地区的森林和草原研究。在预测气候变化对干旱地区生态系统Rs的影响时，这些知识能否直接套用到半干旱灌丛和草原，还是个未知数。而且，Rs受土壤温度（Ts）和含水量（SWC）共同控制，它们的相对重要性在不同季节和时间尺度上差异很大，Rs与SWC的关系也在不同生态系统中各不相同。另外，生态系统碳模型常用固定的Q10值模拟Rs动态，但实际上Q10在季节和年份间都有变化，且受多种因素影响。之前对Q10时间尺度依赖性的研究也不够全面。所以，为了准确把握干旱地区生态系统碳循环的规律，开展新的研究迫在眉睫。
中国宁夏的研究人员在中国北方毛乌素沙漠的半干旱灌丛，使用自动化箱式系统，对 2013 - 2019 年的Rs展开连续测量，深入探究水热因素（Ts、SWC和降水）在季节和年际尺度上对Rs和Q10的影响。该研究成果发表在《Agricultural and Forest Meteorology》上，为理解干旱地区生态系统碳平衡提供了关键依据，有助于更准确地预测气候变化对陆地碳循环的影响。
研究人员采用自动化箱式系统进行土壤呼吸（Rs）的长期连续监测，获取不同时间尺度下Rs的动态数据。同时，利用传感器对土壤温度（Ts）和土壤含水量（SWC）进行同步测量，收集研究期间的气象数据，包括每日降雨量等信息，以此来分析水热因素与Rs之间的关系。
水热因素和Rs的时间变化
研究数据显示，水热因素和Rs都呈现出明显的季节和年际变化。冬季日均Ts可低至约 -13°C，而夏季则高达近 30°C。在一年当中，夏季的Ts远高于其他季节，春季Ts也比秋季高。研究期间的年平均Ts为 9.96°C ，在 2013 - 2017 年间有所波动。Rs同样变化显著，冬季接近零，而夏季可达 1 - 3 μmol CO2 m?2 s?1。
夏季Rs与SWC的关系
在夏季，Rs与SWC呈现出独特的关系。当 10 厘米深度的SWC上升到约 0.16 m3 m?3时，Rs随之增加；但超过这个阈值后，Rs不再上升，甚至可能下降。这表明SWC在一定范围内促进Rs，但过高的含水量可能会限制Rs。
年Rs的大小
年Rs在不同地点和生态系统类型中差异巨大。在该研究区域，年Rs介于 231.8 - 334.9 g C m?2 yr?1之间，并且与夏季降雨量呈正相关，这意味着夏季降雨量大时，年Rs更高，而不是年降雨量直接决定年Rs。
Q10的季节和年际变化
春季的Q10普遍低于秋季，而且这种差异在季节Q10（从季节Rs - Ts关系估算）上比日变化Q10（从五天移动窗口的日变化Rs - Ts关系估算）更为明显。Q10还与Ts和SWC密切相关，随着Ts升高，季节和日变化Q10都降低；而日变化Q10则随SWC增加而上升。此外，同步Rs和Ts的日变化，能使日变化Q10从 1.8 ± 0.4 提升到 2.5 ± 0.6 ，这突出了考虑Rs和Ts日变化滞后性对准确模拟每小时Rs动态的重要性。
这项研究通过多年连续测量，清晰地揭示了温带半干旱灌丛中，水热因素对Rs和Q10的控制在时间和时间尺度上的变化规律。Rs在春、秋季随Ts呈指数增长，夏季却与Ts解耦，和SWC呈现驼峰形关系。夏季降雨量而非年降雨量是年Rs的关键影响因素，Q10在季节和年际间差异明显，且受Ts和SWC调控。这些发现为理解干旱生态系统碳循环提供了新视角，强调了季节水热驱动因素在调节长期生态系统碳平衡中的关键作用，有助于完善生态系统碳模型，更精准地预测气候变化背景下干旱地区的碳动态，为生态保护和应对气候变化提供科学依据。
